94
Acidobazická rovnováha Dánská škola acidobazick é rovnováhy Matematické čarodejnictví „moderního přístupu“ k acidobazické rovnováze ?
Acidobazická rovnováha
Dánská škola acidobazické rovnováhy
Matematické čarodejnictví „moderního přístupu“ k acidobazické rovnováze
?
Klasický přístup „Dánské školy“
Problém:
Jak změřit PCO2?Jak změřit PCO2?
Měření parametrů ABR
pH, pCO2, [HCO3-]
HCO3-
H+
Buf-
HBuf
CO2
H2O
H2CO3
pH, pCO2, [HCO3-]
HCO3-
H+
Buf-
HBuf
CO2
H2O
H2CO3
Měření parametrů ABR
pH, pCO2, [HCO3-]
HCO3-
H+
Buf-
HBuf
CO2
H2O
H2CO3
Alkalická rezerva
Měření parametrů ABR
pH, pCO2, [HCO3-]
HCO3-
H+
Buf-
HBuf
CO2
H2O
H2CO3
P. Astrup 1956
Měření parametrů ABR
Astrupova metodalogaritmická stupnice PCO2
stupnice pH
Sestrojená titrační přímka
pH po ekvilibraci s nízkým pCO2
pH v měřeném vzorku krve (před ekvilibrací).
pH po ekvilibraci s vysokým pCO2
Nastavené nízké pCO2 ve směsi
O2/CO2 pro ekvilibraci
Nastavené vysoké pCO2 ve směsi
O2/CO2 pro ekvilibraci
Z grafu odečtená hodnota pCO2 v
měřeném vzorku krve
Poul Astrup
Pufrační reakce
H2CO
3
HCO3-H+CO2
HBufBuf-
Hb- HHb
Alb-
HAlb
HPO42- H2PO4
-
H2O
H+
H+
H+
H+
++
+
+
+
+
Pufrační reakce
H2CO
3
HCO3-H+CO2
HBufBuf-
Hb- HHb
Alb-
HAlb
HPO42- H2PO4
-
H2O
H+
H+
H+
H+
++
+
+
+
+
Nebikarbonátové pufryBuf = Hb + Alb + PO4
-
Pufrační reakce
H2CO
3
HCO3-
H+
CO2
HBuf
Buf-
H2O
HCO3-
H+
Buf-
HBuf
CO2
H2O
H2CO3
BB=[HCO3-] +[Buf-] = konst
Siggaard-Andersen
Siggaard-Andersen
BE=0 mEq/l
BE=-15 mEq/l
Siggaard-Andersen (1960-1962)
Definice (pro krev in vitro)
- Pufrační báze: [BB]=[HCO3-]+[Buf-] nezávisí na pCO2
-Normální pufrovací báze: [NBB][BB] při pH=7.4 při pCO=40 torr a daném Hb(a normálních plazm. bílkovinách)
- Base Excess: [BE]=[BB]-[NBB]
Definice pouze pro standardní podmínky nezahrnuje hypo/hyperalbuminémii diluci a dehydrataci původně definováno pro teplotu 38°C
Problémy přístupu Dánské školy
• Problémy: u akutních nemocných s poruchou nebikarbonátových pufrů…hemodiluce, hemokoncentrace, jiná koncentrace plazmatických bílkovin.
Stewartova teorie (1983)
Ca+ Mg+
HCO3-
Buf-
XA-
Cl-
Na+
K+
SID[H+] [OH-] = K'w
[Buf-]+[HBuf] = [BufTOT]
[Buf-] [H+] = KBuf [HBuf]
[H+] [HCO3-] = M × pCO2
[H+] [CO32-] = N × [HCO3
-]
SID+ [H+]– [HCO3-] – [Buf-]– [CO3
2-]– [OH-] = 0
Peter Stewart
Stewartova teorie – řešení rovnice
[H+]4 + (SID + KBUF) [H+]3 +
+(KBUF (SID - [BufTOT])- K'w-M×pCO2)[H+]2
- (KBUF(K'w2 + M × pCO2)-N×M×pCO2)[H+]
- K'w×N×M×pCO2 = 0
pH = f (pCO2, SID, BufTOT)
Matematické čarodějnictví Stewardových následovníků
závislost proměnných v rovnici je ztotožněna s kauzalitou
pH = f (pCO2, SID, BufTOT)
Vladimír Fencl
H2O/Na+/Cl-/K+ balance
CO2 balance
Plasma protein balance
pCO2
SID
[BufTot]
pH
[HCO3-]
H2O/Na+/Cl-/K+ balance
CO2 balance
Plasma protein balance
pCO2
SID
[BufTot]
pH
[HCO3-]
„Moderní přístup“ Stewarta
PLÍCEVentilacePerfúze
TKÁNĚPerfúzeMetabolismusTransport
CO2
SILNÉ IONTY
CO2
LEDVINYFiltraceResorpceSekrece
SILNÉ IONTY
GITAbsorbceSekrece
SILNÉ IONTY
KREV
Nezávislé proměnné
PCO2
SID
[BufTOT]
Závislé proměnné
[HCO3-]
[Buf-]
[CO32-]
[OH-]
[H+] (pH)
JÁTRASyntézaDegradace
PROTEINY
Opravdu se obě teorie liší?
Jak je to doopravdy?
Regulace ABR probíhá na třech úrovních 1.– na úrovni pufračních systémů,
2.- na úrovni regulace bilance CO2 zajišťované respirací
3.- pomocí regulace bilance mezi tvorbou a vylučováním silných kyselin zajišťované ledvinami.
Pufrační reakce nemění elektroneutralitu a pasivní přesun iontů mezi kompartmenty tělních tekutin je vždy elektroneutrální.
Jak je to doopravdy?
K+
H+XA-
Cl-Na+
H2CO3-
H2O
CO2 HCO3-
Buf -
Metabolic productionof CO2
Metabolic productionof strong acids
HBuf
H+XA-
CO2 excretionby lung
Strong acidsexcretionby kidney
XA-
CO2+H2O
HPO42-
H2PO4- NH4
+
NH3
H+HCO3-
Jak je to doopravdy?
K+
H+XA-
Cl-Na+
H2CO3-
H2O
CO2 HCO3-
Buf -
HBuf
HCO3- Na+HCO3
-Cl-Cl-Na+Cl- HCO3
-
BB and SID increases
BB and SID stays
constant
BB and SIDdecreases
BB and SID increases
H+XA-
BB and SID decreases
Přesun vodíkových iontu či bikarbonátu je vždy doprovázen přesuny komplementárních iontů. Změny hladin iontů charakterizované změnou SID (dle Stewarta) a změny veličin charakterizujících pufrační kapacitu - změnou BB, resp BE (dle "dánské školy") - jsou proto duální projevem jednoho a téhož stavu.
Univerzita Karlova v Praze, 1. lékařská fakulta, Laboratoř biokybernetiky a počítačové podpory výuky
Klasifikace poruch acidobazické rovnováhy
CO2
H2O
H2CO3
HCO3
H+
Buf -
HBuf
-
TA + NH4+
CO2 bilance
H+ bilance
Acidobazické poruchy z poruch pufrů
Bilanční acidobazické poruchy:
- respirační acidóza/alkalóza
- metabolická acidóza/alkalóza
Acidobazické poruchy:
Hemodiluce a hemokoncentrace(diluční acidémie, kontrakční alkalémie)
Akutní hypoproteinémieAkutní hypoproteinémie(hypoproteinemická alkalémie)(hypoproteinemická alkalémie)
Acidobazické poruchy z poruch pufrů
CO2
H2O
H2CO3
HCO3
H+
Buf -
HBuf
-
TA + NH4+
Bilance CO2
Bilance H+
Změny koncentrace pufrů:Diluční acidémie
Diluce
CO2
H2O
H2CO3
HCO3
H+
Buf -
HBuf
-
TA + NH4+
Bilance CO2
Bilance H+
Změny koncentrace pufrů:Diluční acidémie
Diluce
Posun rovnováhy
CO2
H2O
H2CO3
HCO3
H+
Buf -
HBuf
-
TA + NH4+
Bilance CO2
Bilance H+
Změny koncentrace pufrů:Kontrakční alkalémie
Hemokoncentrace
CO2
H2O
H2CO3
HCO3
H+
Buf -
HBuf
-
TA + NH4+
Bilance CO2
Bilance H+
Změny koncentrace pufrů:Kontrakční alkalémie
Hemokoncentrace
CO2
H2O
H2CO3
HCO3
H+
Buf -
HBuf
-
TA + NH4+
Bilance CO2
Bilance H+
Změny koncentrace pufrů:Kontrakční alkalémie
Hemokoncentrace
Posun rovnováhy
CO2
H2O
H2CO3
HCO3
H+
Buf -
HBuf
-
TA + NH4+
Akutní hypoproteinémie
CO2 balance
H+ balance
Acidobazické poruchy z poruch pufrů : Hypoproteinemická alkalémie
CO2
H2O
H2CO3
HCO3
H+
Buf -
HBuf
-
TA + NH4+
Acute hypoproteinemia
equilibrium shift CO2 balance
H+ balance
Acidobazické poruchy z poruch pufrů : Hypoproteinemická alkalémie
Univerzita Karlova v Praze, 1. lékařská fakulta, Laboratoř biokybernetiky a počítačové podpory výuky
Bilanční poruchy acidobazické rovnováhy
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30
10
20
30
40
50
60
70
80
90PCO2 torr
Base Excess mmol/l
pH=7
,1
pH=7
,2
pH=7
,3
pH=7,
37
pH=7,4
3
pH=7,5
pH=7,6
Akutní metabolická acidóza Akutní metabolická alkalóza
Ak
utn
í r
esp
irač
ní a
lkal
óza
Akutní respirační acidóza
Ustálená metabolická alkalóza
Ustálená metabolická acidóza
Ustálen
á res
piračn
í alk
alóza
Ust
álen
á re
spir
ační
aci
dóza
pH=7,25pCO2=24 torrBE==15,5mmol/l
CO2
H2O
H2CO3
HCO3
3. Respirace udržuje neměnnou hladinu CO2
a kyseliny uhličité - tím zvyšuje pufrační sílu bikarbonátového systému
1. Primární porucha: retence H+
4. Patofyziologický důsledek:Hladina H+
díky pufrovánístoupne jen málo
Buf -
HBuf
-2. Spotřeba bikarbonátů v pufrační reakci
2. Spotřeba nebikarbonátových bazív pufrační reakci
Akutní metabolická acidóza
PCO2
BE
H+
CO2
H2O
H2CO3
HCO3
H+
2. Regulační zásah respirace: snížení hladiny CO2
1. Primární porucha: retence H+
3. Posun rovnováhy v nárazníkovém systému doleva
4. Patofyziologický důsledek: Snížení zvýšené hladiny H+
-
Buf -
HBuf
Respirační kompenzacemetabolické acidózy
PCO2
BE
CO2
H2O
H2CO3
HCO3
-
Buf -
HBuf
H+
A-
Retence H+
Deplece H+
TA+NH4+
Reabsorbce bikarbonátů
(3) ztráty
HCO3
-
(4) průjem
(6) zvracení
Exkrece H+
(1) zvýšená metabolická tvorba silných kyselin
(2) porucha exkrece H+
(7) deplece K+
hyperaldosteronismus
katabolismus
K+
H+
(5) nadměrný přívod HCO3-
Vysvětlování simulační hrou
Náš přístupNáš přístup
Toky HToky H++
Toky HCO3Toky HCO3--
Toky CO2Toky CO2
Toky O2Toky O2
teplota
Koncentrace Hb
Koncentrace plazm. bílkovin
Toky H2OToky H2O
GITSyntézaDegradace
KREV
Stavové (nezávislé) proměnné
cCO2,
cO2,
BEox, cHb, prot,temp
Závislé proměnné
pO2
pCO2,
SO2,
BE, [H+], pH
[OH-][HCO3
-]
PLÍCEVentilace Perfúze
tok O2
tok CO2
tok HCO3-
tok H+/OH-
tok H2O
prot
cHB
teplota
TKÁNĚPerfúzeMetabolismusTransport
LEDVINYFiltraceResorpceSekrece
GITAbsorbceSekrece
erytropoetin erytropoeza
Toky H+
HCO3-
H+
Buf-
HBuf
CO2
H2O
H2CO3
Přidání/ubrání H+ mění BB reps. BE
Toky HCO3-
HCO3-
H+
Buf-
HBuf
CO2
H2O
H2CO3
Přidání/ubrání H+ mění BB reps. BE
cHCO3st BE cHCO3
SO2 aH BB
pCO2 pH pO2
O 2 CO 2 HCO 3 - H +
cCO2 BEox cO2
temp cHB temp cHb
H2O
prot prot
Co je nutno udělat?
Model ABR a přenosu krevních plynů krve při různé koncentrace plazmatických bílkovin!
Co máme?Model ABR krve pro
různý hemoglobin ale konstantní hladinu plazmatických bílkovin (dle dat S-A)
Model ABR plazmy pro různou hladinu plazmatických bílkovin
Data pro krev ale norm. bílkoviny Data pro plazmu a různé hladiny bílkovin
Model dle dat S-A
• Problém – platí jen pro normální hladinu plazm. bílkovin
• Problém – původní data SA nomogramu jsou pro 38°C, zatímco standardní měření (a modely plazmy) jsou pro 37°C
Jak model modifikovat pro jinou koncentraci plazm. bílkovin?
Jak korigovat experimentální sadu dat na 37°C?
CO2
H2O
H2CO3
HCO3 -
H +
HBuf
Buf - BBp=[HCO3-]p+[Buf-]p
BEp=BBp-NBBp
Bikarbonát
Plazmatické bílkoviny a
fosfáty
Pufrační systémy plazmy
CO2
H2O
H2CO3
HCO3 -
H +
HBuf
Buf -
Pufrační systémy plazmy
CO3 2-
Bikarbonát(norm 24,7 mmol/l)
Plazmatické bílkoviny a
fosfáty(norm. 9.2 mmol/l)
Karbonát(norm.0.019 mm/l)
Kyselina uhličitá
(norm. 0.004 mmol/l)
H3O+
(norm. 0.00004mmol/l
=40 nmol/l)
Oxid uhličitý(norm. 1.2 mmol/l)
CO2
H2O
H2CO3
HCO3 -
H +
HBuf
Buf - BBp=[HCO3-]p+[Buf-]p
BEp=BBp-NBBp
Pufrační systémy plazmy
CO2
H2O
H2CO3
HCO3 -
H +
HBuf
Buf - BBp=[HCO3-]p+[Buf-]p
BEp=BBp-NBBp
Vzestup v řádu
nanomolů
Vzestup v řádu
milimolů
Pokles v řádu
milimolů
Při titraci plazmy CO2 (in vitro) se BBp nemění
BBp a BEp se nemění !
d[HCO3-]p = -d[Buf-]p
CO2
H2O
H2CO3
HCO3 -
H +
HBuf
Buf -
CO2
H2O
H2CO3
HCO3 -
H +
HBuf
Buf - BBp=[HCO3-]p+[Buf-]p
BBe=[HCO3-]e+[Buf-]e
BEe=BBe-NBBe
BEp=BBp-NBBp
CO2
H2O
H2CO3
HCO3 -
H +
HBuf
Buf -
CO2
H2O
H2CO3
HCO3 -
H +
HBuf
Buf - BBp=[HCO3-]p+[Buf-]p
BBe=[HCO3-]e+[Buf-]e
BEe=BBe-NBBe
BEp=BBp-NBBp
Cl -
Cl -
CO2
H2O
H2CO3
HCO3 -
H +
HBuf
Buf -
CO2
H2O
H2CO3
HCO3 -
H +
HBuf
Buf - BBp=[HCO3-]p+[Buf-]p
BBe=[HCO3-]e+[Buf-]e
BEe=BBe-NBBe
BEp=BBp-NBBp
Cl -
Cl -
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.820
30
40
50
60
70
80
90
100
120
pH
PC
O2
[torr]
Při titraci oxidem uhličitým se
mění BB a BE erytrocytů
Při titraci krve oxidem uhličitým se
mění BB a BE plazmy
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.820
30
40
50
60
70
80
90
100
120
pH
PC
O2
[tor
r]
BE=BEp (1-Hk)+BEe Hk
BE=BEp +Hk (BEe –BEp)
Když BEe=BEp,pak BE nezávisí na Hk
Při titraci oxidem uhličitým se
mění BB a BE erytrocytů
Při titraci krve oxidem uhličitým se mění BB a BE
plazmy
Proč se titrační křivky BE protínají v jednom bodě?
Krve s různým hematokritem
(Hk)
Takové pCO2 a pH, kdy BEe=BEp
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.820
30
40
50
60
70
80
90
100
120
pH
PC
O2
[tor
r]
BE=BEp (1-Hk)+BEe Hk
BE=BEp +Hk (BEe –BEp)
BEe=BBe – NBBe
BEp=BBp – NBBp
BBe – NBBe=BBp – NBBp
BBe – BBp=NBBe – NBBp = konstanta
Křivka BE - takové pCO2 a
pH, kdy BBe-BBp
je konstatní
NBB = 41.7+0.42*cHB
při cHB=33.34 g/100ml
=41,7-0.42 *33.34=14 mmol/l
Proč se titrační křivky BE protínají v jednom bodě?
Takové pCO2 a pH, kdy BEe=BEp
Proč se titrační křivky BB protínají v jednom bodě?
BB=BBp (1-Hk)+BBe Hk
BB=BBp +Hk (BBe –BBp)
Když BBe=BBp,pak BB nezávisí na Hk
Takové pCO2 a pH,
kdy BBe=BBp
Při titraci oxidem uhličitým se
mění BB a BE erytrocytů
Při titraci krve oxidem uhličitým se mění BB a BE
plazmy
Krve se stejným BBKrve se stejným BBKrve se stejným BB
BB=BE+NBBBB=BE+41.7+0.42*cHb
Formalizace S-A nomogramu
cHb 0,0137 - 0,274=a10
cHb 0,0274 - 0,0548 =a9
cHb 0,00534936 + cHb 0,186653 + 13,87634 =a8
cHb 0,09 - -2,556=a7
cHb 0,025 + 2,625 =a6
cHb - 121 =a5
cHb 10 5,02500 - -5,276250=a4
cHb; 2.01 + -82,41000=a3
cHb 0,258750 + 35,16875 =a2
cHb 10,35 - 996,35 a1
2
2
Y),a65(pCO2))/(alog Y) a4(a3Y*a2(a1pH
)/a10, BE a9a8a7 (Y
sO2),-(1a11BEoxBE
10
7.4-pH cHb 1,639,524,26-10 pCO2 0,0304cHb 0,0143-1 6,1-pH
Kofránek a spol. (1980):
Zander (1995):
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
BE (mmol/l)
rozd
íl BE
[mm
ol/l]
Výpočet pomocí splinů
)(22log10 BBBBLPCOpCO BB
10 20 30 40 50 60 70 80
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
10 20 30 40 50 60 70 806.8
6.9
7
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
BB [mmol/l]
pH
Koordináty křivky BB“ [log(pCO2), pH ] = funkce (BB)
)(BBPHBBpHBB
Výpočet pomocí splinů
Koordináty křivky BE“ [log(pCO2), pH ]= funkce (BE)
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 251
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
BE [mmol/l]
lg P
CO
2 [t
orr]
BEBELPCOpCO BE 22log10
)(BEPHBEpH BE
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 257.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
8
Výpočet pomocí splinů 2,2,, pCOsOBEoxcHbBEINVpH
cHbsOBEoxBE *)21(2,0
1)21/()21)(1( yxxyyxxypH
cHbNBB 42,07.41
BENBBBB
)(22log1 10 BBBBLPCOpCOx BB
)(1 BBPHBBpHy BB
BEBELPCOpCOx BE 22log2 10
)(2 BEPHBEpHy BE
BB
BE
pCO2
pH
?
x1,y1
x2,y2
10 20 30 40 50 60 70 80
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
10 20 30 40 50 60 70 806.8
6.9
7
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
BB [mmol/l]
pH
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 251
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
BE [mmol/l]
lg P
CO
2 [
torr
]
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 257.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
8
2log10 pCOx
BB
BB
BE
BE
x1
y1
x2
y2
sO2 BEoxcHb
NBB
Oddělení titračních křivek plazmy a krvinek
• Přesuny bikarbonátů při titraci CO2
HCO3 -
HCO3 -
• Při hematokritu=1 :• cHb=33.34 g/100 ml• BB=BBe, BE=BEe,
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.820
30
40
50
60
70
80
90
100
120
pH
PC
O2
[tor
r]
cHb=33.34
cHb=0
0<cHb<33.34
CO2
H2O
H2CO3
HCO3 -
H +
HBuf
Buf -
CO2
H2O
H2CO3
HCO3 -
H +
HBuf
Buf - BBp=[HCO3-]p+[Buf-]p
BBe=[HCO3-]e+[Buf-]e
BEe=BBe+NBBe
BEp=BBp+NBBp
Cl -
Cl -
Oddělení titračních křivek plazmy a krvinek
• Přesuny bikarbonátů při titraci CO2
HCO3 - HCO3 -
BBe
BEe
BBp
BEp
• Při hematokritu=1 :• cHb=33.34 g/100 ml• BB=BBe, BE=BEe,
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.820
30
40
50
60
70
80
90
100
120
pH
PC
O2
[tor
r]
cHb=33.34
cHb=0
0<cHb<33.34
dBBp=dBEp=mHCO3ep/(1-Hk)
dBBe=dBEe=-mHCO3ep/Hk
mHCO3ep
cHB=15 g/100 ml, BE=0 mmol/l
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.820
30
40
50
60
70
80
90
100
120
pH
PC
O2
[tor
r] 1
2
3
4
cHb=15 g/100 ml
Ery (cHb = 33.34 g/100 ml)plasma
BE=0 mmol/l
ery -> 2mmol HCO3 ->plasma
ery -> 1mmol HCO3 ->plasma
plasma ->1mmol HCO3 ->ery
cHB=15 g/100 ml, BE=-10 mmol/l
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.820
30
40
50
60
70
80
90
100
120
pH
PC
O2
[tor
r]
BE=-10 mmol/l cHb= 15 g/100ml
Ery (cHB = 33.34 g/100 ml)
plasma
1
2
3
4
ery -> 2 mmol HCO3 -> plasma
ery -> 1mmol HCO3 -> plasma
plasma -> 1mmol HCO3 -> ery
cHB=15 g/100 ml, BE=10 mmol/l
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.820
30
40
50
60
70
80
90
100
120
pH
PC
O2
[tor
r]
BE = 10mmol/l cHb=15g/100ml
Ery (cHb = 33.34 g/100ml)
plasma
1
2
3
4
ery->2 mmol HCO3 ->plasma
ery->1 mmol HCO3 -> plasma
plasma -> 1 mmol HCO3 -> ery
cHB=15 g/100 ml, -20<BE<20 mmol/l
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.820
30
40
50
60
70
80
pH
PC
O2
[tor
r]
-20BE [mmol/l] -18BE [mmol/l] -16BE [mmol/l] -14BE [mmol/l] -12BE [mmol/l] -10BE [mmol/l] -8BE [mmol/l] -6BE [mmol/l] -4BE [mmol/l] -2BE [mmol/l] 0BE [mmol/l] 2BE [mmol/l] 4BE [mmol/l] 6BE [mmol/l] 8BE [mmol/l] 10BE [mmol/l] 12BE [mmol/l] 14BE [mmol/l] 16BE [mmol/l] 18BE [mmol/l] 20BE [mmol/l]
cHb=15 g/100 ml
Oddělení titračních křivek plazmy a krvinek
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.820
30
40
50
60
70
80
90
100
120
pH
PC
O2
[tor
r]
cHb=33.34
cHb=0
0<cHb<33.34
Data pro křivku erytrocytů odvodíme od S-A
Data pro křivku plazmy odvodíme od Stewartových následovníků: Figgl - Fencel,
Watson…
Data pro 38°C !
Data pro 37°C !
Úkol: Korekce dat S-A na 37°C
Korekce dat S-A na 37°C
))37(0065.01/())37(000205.0)37(0065.0)37(02763.0( 2237 ttttpHpH tC
)37(0000396.0)37))(4.7(00126.002273.0()(log)(log 2237210210 37
ttpHpCOpCO CtC
Ashwood 1983:
3878.74.7 3837 CC pHpH
torrpCOtorrpCOCC
8620.41403837 22
38°C
37°C
Korekce dat S-A na 37°C 3878.74.7 3837 CC pHpH torrpCOtorrpCO
CC8620.4140
3837 22
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.810
20
30
40
50
60
70
80
90
100
120
pH
PC
O2
[torr
]
Titrace při 38°C
plazma, BE = 0,3038 mmol/l cHb = 5 g/100 ml, BE = 0,2054 mmol/l
cHb = 10 g/100 ml, BE = 0,1166 mmol/l
cHb = 15 g/100 ml, BE = 0,0252 mmol/l
cHb = 20 g/100 ml, BE = -0,0592 mmol/l
cHb = 25 g/100 ml, BE = -0,1469 mmol/l
pH=7,3878pCO2=41,862 torr
38°C
Korekce dat S-A na 37°C 3878.74.7 3837 CC pHpH torrpCOtorrpCO
CC8620.4140
3837 22
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.810
20
30
40
50
60
70
80
90
100
120
pH
PC
O2
[torr
]
Titrace při 37°C
plazma, BE = 0 mmol/l cHb = 5 g/100 ml, BE = 0 mmol/l
cHb = 10 g/100 ml, BE = 0 mmol/l
cHb = 15 g/100 ml, BE = 0 mmol/l
cHb = 20 g/100 ml, BE = 0 mmol/l
cHb = 25 g/100 ml, BE = 0 mmol/l
pH=7,4pCO2=40 torr
37°C
pH38°C
pH37°C=7,4
BE38°
pCO2 37°C=40 torr
pH38°C=7,3878
pCO2 38°C=41,862 torr
ABEOX
SO2 38°C=1
BEINVVstup: cHb
Ashwood(1983)
SO2 38°C=1
pH38°C=7,3878
pCO2 38°C=41,862 torrAshwood(1983)
pCO2 38°C=41,862 torrpH37°C=7,4
pCO2 37°C=40 torr
0 5 10 15 20 25-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
cHb [g/100ml]
BE
[m
mol
/l]
Korekce dat S-A na 37°C
Korekce dat S-A na 37°C
3878.74.7 3837 CC pHpH torrpCOtorrpCOCC
8620.41403837 22
0 5 10 15 20 25-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
cHb [g/100ml]
BE
[m
mol
/l]
Těmto hodnotám odpovídají při 37°C standardní hodnoty pH=7,4 a pCO2=40 torr, při nichž bude BE (při 37°C) nulové
Závislost BE na koncentraci hemoglobinu při pH=7,3878 a pCO2=41,862 torr podle dat ze Siggaard-Andersenova nomogramu při 38°C (v plně saturované krvi kyslíkem).
pH38°C
pH37°C=7,4
dBE38°
pCO2 37°C=40 torr
ABEOX
SO2 38°C=1
BEINV
Vstup: BE37°C
Výstup: pCO2 37°C
pH 37°C
Vstup: cHb
BE38°C
Ashwood(1983)
BE38°C=BE37°C+dBE38°C
SO2 38°C=1
pH38°C=7,3878
pCO2 38°C=41,862 torrAshwood(1983)
Korekce dat S-A na 37°C
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.810
20
30
40
50
60
70
80
90
100
120
pH
PC
O2
[torr
]
Titrace při 37°C
plazma, BE = 0 mmol/l cHb = 5 g/100 ml, BE = 0 mmol/l
cHb = 10 g/100 ml, BE = 0 mmol/l
cHb = 15 g/100 ml, BE = 0 mmol/l
cHb = 20 g/100 ml, BE = 0 mmol/l
cHb = 25 g/100 ml, BE = 0 mmol/l
pH=7,4pCO2=40 torr
Výpočet křivky BE pro 37°C
Vstup: pCO2 38°C
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.810
20
30
40
50
60
70
80
90
100
120
pH
PC
O2
[to
rr]
Konstrukce křivky BE pro 37°C
0
BE [mmol/l]
10
15
20
5
-10
-15
-20
-5
Korekce dat S-A na 37°CVýpočet křivky BE pro 37°C
Korekce dat S-A na 37°C
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 810
20
30
40
50
60
70
80
90
100
120
pH
PC
O2
[tor
r]
Konstrukce křivky BE z průsečíků titračmích přímek krve s koncentrací hermoglobinu od 0 do 25 g/100 ml
0 510
15
20
-5
-10
-15
-20
Výpočet křivky BE pro 37°C
Korekce dat S-A na 37°C
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 2510
15
20
25
30
35
40
45Koordináty BE křivky pro 37°C
BE [mmol/l]
pCO
2 [to
rr]
Výpočet křivky BE pro 37°C
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 2510
15
20
25
30
35
40
45Koordináty BE křivky pro 37°C a 38°C
BE [mmol/l]
pCO
2 [to
rr]
37°C38°C
Korekce dat S-A na 37°CVýpočet křivky BE pro 37°C
Korekce dat S-A na 37°C
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 257.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9Koordináty BE křivky pro 37°C
BE [mmol/l]
pHVýpočet křivky BE pro 37°C
Korekce dat S-A na 37°C
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 257.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
7.9
8Koordináty BE křivky pro 37°C a 38°C
BE [mmol/l]
pH
37°C38°C
Výpočet křivky BE pro 37°C
0 5 10 15 20 25 30 35-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
cHb [g/100ml]
dBE
38 [
mm
ol/l]
dBE38 = - 0.018*cHb + 0.3
Korekce dat S-A na 37°C
Korekce dat S-A na 37°C
CCC BENBBBB 373737
CCC dBENBBNBB 383837
CCC dBEBEBE 383837
38383837 BBBENBBBB CCC
Výpočet křivky BB pro 37°C
Data křivek (pH,pCO2) BB pro
38°C
Data křivek (pH,pCO2) BB pro
37°C
Ashwood(1983)
NBB37°C se nerovná NBB38°C
BB38°C =NBB38°C+BE38°C
NBB38°C =41,7+0.42*cHB
BB37°C =NBB37°C+BE37°C
pH37°C=7,4
dBE38°
pCO2 37°C=40 torr
pH38°C=7,3878
pCO2 38°C=41,862 torr
ABEOX
Vstup: cHb
SO2 38°C=1
pH38°C=7,3878
pCO2 38°C=41,862 torrAshwood(1983)
Korekce dat S-A na 37°C
0 5 10 15 20 25 30 35-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
cHb [g/100ml]
dBE
38 [
mm
ol/l]
dBE38 = - 0.018*cHb + 0.3
Výpočet křivky BB pro 37°C
Korekce dat S-A na 37°C
cHbcHBcHBNBB C 402,00,42018,03.042,07,4137
0 5 10 15 20 25 30 35-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
cHb [g/100ml]
dBE
38 [
mm
ol/l]
dBE38 = - 0.018*cHb + 0.3
BB37°C =NBB37°C+BE37°C
Výpočet křivky BB pro 37°C
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.810
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
pH
PC
O2
[tor
r]
BE[mmol/l]
-515
20
100 5
-10
-15
-20
BE[mmol/l]
-515
20
100 5
-10
-15
-20
Korekce dat Siggard-Andersenova nomogramu na 37°C
Bez korekce(teplota 38°C)
cHB = 0,5,10,15,20. g/100ml
S korekcí na teplotu
37°C
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.810
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
pH
PC
O2
[tor
r]
BE[mmol/l]
-515
20
100 5
-10
-15
-20
BE[mmol/l]
-515
20
100 5
-10
-15
-20
Titration curves in corrected Siggaard-Andersen nomogram to 37°C
Without corrections
(temperature 38°C)
cHB = 0,5,10,15,20. g/100ml
With corrections to temperature
37°C
to do:
Vyjádřit korekci pro cHB=33.34 g/100 ml (tj. Hk=1)
Parametry přímek (k,h) = funkce (BE37°C)
Model ABR krve = model plazmy + model krvinek
Titrační křivky krvinek při 37°C a 38°C dle Siggaard-Andersenova nomogramu (krev s cHb=33.34 g/100ml, BE od -22 do 22 mmol/l)
6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.910
20
30
40
50
60
70
8090
100
pH
PC
O2 [
torr
]
BE=-20 mmol/l
BE=-10 mmol/l
BE= 0 mmol/l
BE= 10 mmol/l
BE= 20 mmol/l
37°C38°C
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25-4.5
-4
-3.5
-3
-2.5
-2
-1.5
BE
k
log(pCO2)= k pH + h
37°C38°C
Parametry titračních přímek krvinek
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 2512
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
BE
h
log(pCO2)= k pH + h
Parametry titračních přímek krvinek
37°C38°C
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
-4
-3.5
-3
-2.5
-2
-1.5
k
k=p1*BE^6+p2*BE^5+p3*BE^4+p4*BE^3+p5*BE^2+p6*BE+p7
Parametry titračních přímek krvinek
BE
kLog10(pCO2) = k pH + h
Parametry titračních přímek krvinek
BE
h
Log10(pCO2) = k pH + h
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20
14
16
18
20
22
24
26
28
30
h
h=p1*BE^6+p2*BE^5+p3*BE^4+p4*BE^3+p5*BE^2+p6*BE+p7
BEer
pH=(lpCO2-h)/k;pH=(lpCO2-h)/k;pCO2
pH=eryBEINV(pCO2,BEer)
pk1 = -1.159e-009; pk2 = 1.328e-008; pk3 = 2.228e-007; pk4 = 1.479e-005; pk5 = -0.0005606; pk6 = 0.04644; pk7 = -2.431;
pk1 = -1.159e-009; pk2 = 1.328e-008; pk3 = 2.228e-007; pk4 = 1.479e-005; pk5 = -0.0005606; pk6 = 0.04644; pk7 = -2.431;
k = pk1 BE6 + pk2 BE5 + pk3 BE4 + pk4 BE3 + pk5 BE2 + pk6 BE + pk7 k = pk1 BE6 + pk2 BE5 + pk3 BE4 + pk4 BE3 + pk5 BE2 + pk6 BE + pk7
ph1 = 8.229e-009; ph2 = -8.913e-008; ph3 = -1.82e-006; ph4 = -0.0001034; ph5 = 0.003499; ph6 = -0.3109; ph7 = 19.5915;
ph1 = 8.229e-009; ph2 = -8.913e-008; ph3 = -1.82e-006; ph4 = -0.0001034; ph5 = 0.003499; ph6 = -0.3109; ph7 = 19.5915;
h = ph1 BE6 + ph2 BE5 + ph3 BE4 + ph4 BE3 + ph5 BE2 + ph6 BE + ph7 h = ph1 BE6 + ph2 BE5 + ph3 BE4 + ph4 BE3 + ph5 BE2 + ph6 BE + ph7
lpCO2=log10(pCO2)lpCO2=log10(pCO2) pH
p
?pH(BE)?pH(BE)pH(BE)=pH(BEer)
=pH(BEp)pH(BE)=pH(BEer)
=pH(BEp)
Kombinace modelu plazmy a krvinek
log10(pCO2)
pH
plazmaBEplazmaBE
krvinkyB
E
krvinkyB
E
krevBEkrevBE
KrvinkyBE
er
KrvinkyBE
er
PlazmaBEpPlazmaBEp
BEp=BE+mHCO3- /(1-Hk)BEp=BE+mHCO3- /(1-Hk)
BEer=BE-mHCO3- /HkBEer=BE-mHCO3- /Hk
pCO2
pHp(BE) pHer(BE)
plazma
BEerBEer
erytrocyty
BEpBEp
mHCO3-mHCO3-
BEox
Pitot, Alb,Glob
BE=BEox+0,2(1-sO2) cHbBE=BEox+0,2(1-sO2) cHb
sO2
cHb
SIDSID
NSIDNSID
Hk=cHb/33.34Hk=cHb/33.34
pH(BEp)pH(BEp)
BEp=SID-NSIDBEp=SID-NSID
pCO2 pHer=eryBEINV(pCO2,BEer)pHer=eryBEINV(pCO2,BEer)
pH(BEer)pH(BEer) = pH(BE)
= pH(BE) = =
mHCO3-=(BEp-BE)(1-Hk)mHCO3-=(BEp-BE)(1-Hk)
BEer=BE-mHCO3-/Hk)BEer=BE-mHCO3-/Hk)
pH=bloodBEINV(Pitot,Alb,Glob,cHb,BEox,pCO2,sO2)
pH
log10(pCO2)
pH
pCO2
pH(BEp)
pH(BEer)
pH(BEp)
